2020年中考物理试题分类命题备考方略 专题05 力学实验探究题（含解析）

2020年物理试卷分类命题备考方略专题五力学实验探究题命题诠释各地的中考命题针对实验探究问题有着不同程度的偏重，也不可能面面俱到地进行考查，这也就给命题带来了多个角度的可能性。比如同是考查凸透镜成像规律，但由于考查的环节或是角度不同，考查的方式也就明显不同，因此在平时的教学中，要尽可能的引导学生对每个知识点、每个环节要做到理解和掌握。新课程改革以来，各地中考命题中涉及不同版本教材外的物理探究实验逐年在出新。但纵观其考查内容，大都来源于学生生活实际，并且所考核的方法和能力都是学生应了解和掌握的。所以学生进行应考时对此不要产生心理上的障碍，只要抓住方法、应用得当，一般都能轻松解决。纵观历年实验探究题，其规律是力学一道题、电学一道题，光学或热学一道题。力学部分实验探究主要有物质密度测量、影响摩擦力大小的因素实验、影响浮力大小因素实验、运动和力的关系实验、影响动能大小因素实验、杠杆平衡条件实验、测定机械效率实验等。考查热点有：物质密度测量、影响摩擦力大小的因素实验、影响浮力大小因素实验、运动和力的关系实验、影响动能大小因素实验、杠杆平衡条件实验等。题型解密一、物质密度测量1.实验内容（1）测量工具：密度测量的常用工具是量筒（量杯）、天平。用量筒测量固体和液体的体积；用天平测量物体质量。（2）天平的使用：用天平测量物体的质量。天平的使用及注意事项：测量时，应将天平放在水平桌面上；先将游码拨回标尺左端的零刻线处（归零），再调节平衡螺母，使指针指到分度盘的中央刻度（或左右摆动幅度相等），表示横梁平衡；将物体放在左盘，砝码放在右盘，用镊子加减砝码并调节游码，使天平重新平衡；被测物体的质量=右盘中砝码的总质量+游码在标尺上的指示值。2.液体密度的测量：液体密度的测量步骤如下：（1）用天平称出烧杯的质量m1；（2）将适量的液体倒入烧杯中，用天平称出烧杯与液体的总质量m2；（3）将烧杯中的液体倒入量筒中，读出量筒中液体的体积v；（4）计算液体的密度：。3.固体密度的测量：固体密度的测量步骤如下：（1）用天平测量固体的质量m；（2）在量筒中倒入适量的水，读出水的体积v1；（3）用细线拴住固体，轻放浸没在水中，读出固体与水的总体积v2；（4）计算固体的密度：。2.考查方向考查方向解答思路天平调平衡移动平衡螺母（指针左偏，平衡螺母右移；指针右偏，平衡螺母左移）天平使用把天平放在水平桌面上，游码放在“零”位，调节平衡螺母使天平平衡，左盘放被测物体，右盘放砝码，不得用手夹取砝码求被测量物体质量物体总质量等于砝码总质量加上游码读数液体体积测量视线要与液面相平，1ml=1cm3被测物体密度用密度公式进行计算即可被测物质密度误差烧杯或被测固体均粘有部分液体，由实验步骤可知被测质量偏小时，密度偏小；被测质量偏大时，密度偏大靠增减砝码无法使天平平衡时取下最小砝码，调节往右调节游码实验评价根据测量过程确定测量值偏大还是偏小并分析实验过程中存在问题3.真题呈现【典例一】（2019青海）小林同学利用天平和量筒测量自己配制的盐水的密度。（1）实验步骤如下：把天平放在水平台上，发现指针位置如图甲所示，此时应将平衡螺母向移动，使天平平衡；在玻璃杯中盛入盐水，放在调节好的天平左盘称量，当天平重新平衡时，记下祛码和游码的读数为26.2g；把玻璃杯中的部分盐水倒入量筒中，如图乙所示，记下量筒中盐水的体积为cm3；把玻璃杯和剩余盐水放在天平左盘中称量，当天平重新平衡时，所用砝码、游码的位置如图丙所示为g；计算出盐水的质量是g，密度是kg/m3。（2）如果小林在实验过程中先测量盐水的体积，再测量盐水的质量，则测得的密度值会偏。【答案】（1）右；60；54.2；72；1.2103；（2）小。【解析】（1）调节天平平衡时需先将游码移至标尺零刻线处，螺母向上翘的一端移动，如图甲所示，此时应将平衡螺母向右移动，使天平平衡；把玻璃杯中的部分盐水倒入量筒中，如图乙所示，记下量筒中盐水的体积为 60ml60cm3；把玻璃杯和剩余盐水放在天平左盘中称量，当天平重新平衡时，所用砝码、游码的位置如图丙所示为20g+20g+10g+4.2g54.2g；量筒中盐水的质量m126.2g54.2g72g，则盐水的密度：1.2g/cm31.2103kg/m3；（2）如果小林在实验过程中先测量盐水的体积，再测量盐水的质量，在将盐水倒出时会有残留使测量盐水质量偏小，利用密度公式计算时测得的密度值会偏小；故答案为：（1）右；60；54.2；72；1.2103；（2）小。【典例二】（2019绵阳）测量小石块的密度。实验室器材有：托盘天平、量筒、细线、装有适量水的烧杯和待测小石块。请按以下实验步骤完成实验：（1）调节天平平衡。将天平放在水平桌面上，把游码放在标尺左端的零刻度线处，发现指针在分度盘的位置如图甲所示，应将右边平衡螺母向_调节（选填“左”或“右”）。（2）用调节好的天平称小石块质量。三次测量结果记录在下表中。序号123小石块质量m/g52.852.452.4（3）在量筒中装入60ml的水，把小石块放入量筒内，量筒中的水面如图乙所示，则小石块的体积是_cm3。（4）小石块的密度是_g/cm3（小数点后保留两位数字）。（5）设计上，小石块要吸水，本实验测得的小石块的密度_（选填“大于”或“小于”或“等于”）小石块的真实密度。【答案】（1）右；（3）20；（4）2.62；（5）大于。【解析】（1）天平要放在水平台上或水平桌面上，先将游码移到标尺左端零刻线处；图甲中指针指在分度盘中央的左侧，应将平衡螺母向其反方向调节，故将平衡螺母向右调节。（2）由表格数据可知，第一次测量结果是错误的，则小石块质量m=52.4g；（3）由图知，石块和水的总体积v2=80cm3，则石块的体积v=v2-v1=80cm3-60cm3=20cm3；（4）石块的密度。（5）如果石块具有吸水性，会导致测得水和石块的总体积偏小，测得石块的体积偏小，石块的质量不变，由=可知，测得小石块的密度偏大。故答案为：（1）右；（3）20；（4）2.62；（5）大于。【典例三】（2019济南莱芜区）小刚妈妈从银座超市买了一桶花生油，小刚想利用在学校学到的“测量物质的密度”知识来测量花生油的密度，于是他从学校借来了有关器材，进行了如下操作：（1）将天平放在水平桌面上，将游码拨在标尺左端零刻线处，此时指针指在如图甲所示位置，小刚接下来的操作应该是，使指针指在分度盘中央；（2）将空烧杯放在左盘，向右盘加减砝码，当加入最后一个最小砝码时，指针的指向仍然如甲图所示。小刚接下来应该进行的操作是，使指针指在分度盘中央，最后测出了空烧杯的质量为；（3）将花生油倒在量筒里，如图乙所示。花生油的体积为；（4）将量筒中的花生油倒在空烧杯中，将烧杯放在已调平的天平的左盘，向右盘中加（减砝码，并调节游码，使横梁在水平位置平衡，此时右盘中砝码和游码的刻度值如图丙所示，则花生油和烧杯的总质量为；（5）小刚根据测量的数据算出花生油的密度为；（6）已知该花生油的密度在之间，请你根据小刚的测量结果分析，小刚的测量过程中存在的不足之处是。【答案】（1）将平衡螺母向左调；（2）取下最小砝码，向右调节游码；（3）20；（4）62；（5）；将花生油向烧杯倒时，有部分残留在量筒壁，导致测量质量偏小，计算出的密度偏小。【解析】（1）调节天平在水平面上平衡时要将平衡螺母向指针偏转的相反方向调节，图甲中指针偏向分度盘的右侧，所以应向左调节平衡螺母。（2）天平平衡后，把物体放在左盘，用镊子向右盘加减砝码，当把砝码盒中最小的砝码放入右盘后，发现指针偏向分度盘的右侧，天平的右端下沉，要取下最小砝码，向右移动游码。（3）量筒的分度值为，量筒中花生油的体积，（4）花生油和烧杯的总质量为。（5）花生油的质量，花生油的密度；（6）在将花生油向烧杯倒时，有部分残留在量筒壁，导致测量质量偏小，计算出的密度偏小。二、探究影响摩擦力大小的因素实验1.实验内容【实验目的】探究影响摩擦力大小的因素。【实验器材】弹簧测力计，长木板，棉布，毛巾，带钩长方体木块，钩码。【实验原理】（1）二力平衡条件：作用在物体上的两个力，如果大小相等、方向相反并作用在一条直线上，这两个力就是平衡力；（2）用弹簧测力计拉着木块在水平桌面上做匀速直线运动，弹簧测力计的读数就等于摩擦力大小，这样就测出了摩擦力大小。【实验步骤】实验装置如图。一、用弹簧测力计匀速拉动木块，让木块在长木板上做匀速滑动，读出弹簧测力计读数，即木块与长木板之间的摩擦力；数据计入表格；二、改变放在木块上的钩码，从而改变木块对长木板的压力，重复步骤一进行试验；三、把棉布、毛巾铺在长木板上，改变接触面的粗糙程度，重复上述试验。四、实验表格试验次数接触面压力大小弹簧测力计读数/n1木块与长木板无钩码2木块与长木板有钩码3木块与棉布无钩码4木块与毛巾无钩码五、整理器材。【实验结论】（1）摩擦力大小跟作用在物体表面的压力有关，压力越大，摩擦力越大：（2）摩擦力大小跟接触面粗糙程度有关，接触面越粗糙，摩擦力越大；（3）摩擦力大小跟接触面大小无关；（4）摩擦力大小跟运动速度无关。2.考查内容考查方向解答思路要测出摩擦力大小物体应做什么运动匀速直线运动如何确定摩擦力大小匀速运动时，弹簧测力计读数与摩擦力大小相等可说明摩擦力大小与压力有关的实验步骤1和2摩擦力大小与接触面粗糙程度有关的实验步骤1和3或1和4之间测量误差产生原因很难做到匀速运动、弹簧测力计在运动中读数会有误差根据实验结论找出生活中利用摩擦力的例子汽车轮胎、自行车把、胶鞋等添加钩码的目的为了探究摩擦力大小与压力的关系探究实验的物理方法控制变量法3.真题呈现【典例一】（2019湘潭）图所示是探究影响滑动摩擦力大小因素的实验装置。长方体小木块正面和侧面面积不同而粗糙程度相同，长木板一面为较光滑的木板面，另一面是粗糙的布面。选择不同的接触面，改变木块对木板的压力，依次实验，将每次测量结果填入下表。（1）拉着长木板水平向左做运动，当测力计示数稳定时，测力计的拉力（选填“等于”或“不等于”）小木块受到的滑动摩擦力。实验序号木块与木板的接触面压力测力计示数1木块正面与木板面2.0n0.6n2木块正面与木板面4.0n1.2n3木块正面与木板面6.0n1.8n4木块侧面与木板面2.0n0.6n5木块侧面与布面2.0n1.0n6木块正面与布面2.0n（2）测力计使用前要观察量程、分度值，以及指针是否指在。（3）由实验1、4可知，滑动摩擦力的大小与接触面的面积（选填“有关”或无关“），则实验6空格中的数据应该是n。（4）由实验4、5可知，其他条件相同时，接触面越粗糙，滑动摩擦力越。（5）由实验1、2、3可知，其他条件相同时，滑动摩擦力的大小与压力大小成比，这里主要采用的硏究方法是（选填“控制变量法”或“理想实验法”）。【答案】匀速直线；等于；（2）零刻度线处；（3）无关；1.0；（4）大；（5）正；控制变量法。【解析】（1）只有沿水平方向拉着物体做匀速直线运动，物体在水平方向上受到平衡力的作用，根据二力平衡，当测力计示数稳定时，测力计的拉力等于小木块受到的滑动摩擦力；（2）测力计使用前要观察量程、分度值，以及指针是否指在零刻度线处。（3）由实验1、4可知，压力和接触面粗糙程度相同，而接触面积大小不同，滑动摩擦力相同，故得出滑动摩擦力的大小与接触面的面积无关；根据实验5中的数据，由这个结论可知，实验6空格中的数据应该是1.0n。（4）由实验4、5可知压力相同，接触面越粗糙，滑动摩擦力越大。（5）由实验1、2、3可知，在接触面粗糙程度相同时，压力增大为原来的几倍，滑动摩擦力增大为原来的几倍，即滑动摩擦力的大小与压力大小成正比，这里主要采用的硏究方法是控制变量法（控制了接触面的粗糙程度相同）。故答案为：（1）匀速直线；等于；（2）零刻度线处；（3）无关；1.0；（4）大；（5）正；控制变量法。【典例二】（2019达州）小明按如下步骤完成探究“影响滑动摩擦力大小的因素”的实验：a如图1中甲图所示，将木块a平放在长木板b上，缓缓地匀速拉动木块a，保持弹簧测力计示数稳定，并记录了其示数。b如图1中乙图所示，将毛巾固定在长木板b上，木块a平放在毛巾上，缓缓地匀速拉动木块a，保持弹簧测力计示数稳定，并记录了其示数。c如图1中丙图所示，将木块a平放在长木板b上，并在木块a上放一钩码，缓缓地匀速拉动木块a，保持弹簧测力计示数稳定，并记录了其示数。（1）该实验主要采用的探究方法是。（2）由图1中两图可知：当接触面粗糙程度一定时，接触面受到的压力越大，滑动摩擦力越大。（3）由图1中甲乙两图可知：当接触面受到的压力一定时，接触面越粗糙滑动摩擦力越（选填“大”或“小”）。（4）实验后小组交流讨论时发现：在实验中很难使木块做匀速直线运动。于是小丽设计了如图1中丁图所示的实验装置，该装置的优点是长木板做匀速直线运动（选填“需要”或“不需要”）。实验中小丽发现：当f为3n时，木块a相对于地面静止且长木板b刚好做匀速直线运动，则长木板b受到地面的摩擦力大小为n。（5）实验拓展：如图2所示，放在水平地面上的物体c受到方向不变的水平拉力f的作用，ft和vt图象分别如图3图4所示。则物体c在第4秒时受到的摩擦力大小为n。【答案】（1）控制变量法；（2）甲丙；（3）大；（4）不需要；3；（5）4。【解析】（1）该实验主要采用的探究方法是控制变量法。（2）因沿水平方向拉着物体做匀速直线运动，物体在水平方向上受到平衡力的作用，根据二力平衡，拉力大小等于摩擦力的大小；由图1中甲丙两图可知：当接触面粗糙程度一定时，接触面受到的压力越大，滑动摩擦力越大。（3）由图1中甲乙两图可知：当接触面受到的压力一定时，接触面越粗糙滑动摩擦力越大；（4）如图1中丁图所示的实验装置，a相对于地面静止，受到摩擦力和测力计的拉力为一对平衡力，故该装置的优点是不需要长木板做匀速直线运动；实验中小丽发现：当f为3n时，木块a相对于地面静止且长木板b刚好做匀速直线运动，根据二力平衡，则长木板b受到地面的摩擦力大小为3n。（5）实验拓展：如图2所示，放在水平地面上的物体c受到方向不变的水平拉力f的作用，ft和vt图象分别如图3图4所示，由图4知，69秒物体做匀速直线运动，受到的拉力与摩擦力为一对平衡力，大小相等，因压力大小和接触面粗糙程度不变，则受到摩擦力大小不变，故物体c在第4秒时受到的摩擦力大小为4n。故答案为：（1）控制变量法；（2）甲丙；（3）大；（4）不需要；3；（5）4。【典例三】（2019荆门）利用如图甲所示装置研究影响滑动摩擦力大小的因素。（1）实验研究用到的物理方法是。（2）王利在实验中发现要保持木块匀速运动很困难，改用知图乙所示装置，在用力将本板向左拉出的过程中，弹簧测力计（选填“a”或“b”）的示数反映了木块与木板间的滑动摩擦力大小。（3）实验部分数据如下表，要研究滑动摩擦力与接触面压力的关系，应选用第组和第组数据；比较第组和第组数据，可以看出滑动摩擦力的大小与木板所受拉力的大小。实验序号木块质量m（g）接触面粗糙程度弹簧测力计的fa示数（n）弹簧测力计的fb示数（n）200较粗糙2.000.40200粗糙2.000.70300较粗糙2.000.60200较粗糙2.400.40【答案】（1）控制变量法；（2）b；（3）；无关。【解析】（1）实验研究用到的物理方法是控制变量法。（2）分析木块与木板间的滑动摩擦力大小，因图中木块处于静止状态，受到的测力计拉力与木板对其的摩擦力为平衡力，大小相等，故弹簧测力计b的示数反映了木块与木板间的滑动摩擦力大小；（3）实验部分数据如下表，要研究滑动摩擦力与接触面压力的关系，要控制接触面粗糙程度相同，故应选用第组和第组数据；比较第组和第组数据，压力和接触面粗糙程度相同，而拉力不同但测力计示数相同，即滑动摩擦力大小相同，故可以看出滑动摩擦力的大小与木板所受拉力的大小无关。故答案为：（1）控制变量法；（2）b；（3）；无关。三、运动与力的关系实验1.实验内容【实验目的】探究运动和力的关系。【实验器材】小车、斜面、长木板、直尺、毛巾、棉布、木块。【实验原理】（1）任何物体都具有惯性，物体惯性大小与质量有关；（2）当物体不受力或受到平衡力作用时，物体静止或做匀速直线运动。【实验步骤】一、实验装置如图。二、在长木板上铺上毛巾，让小车从a位置由静止开始自由下滑，静止后测出斜面底端到小车停下位置路程，数据计入表格。三、在长木板上铺上棉布，让小车从a位置由静止开始自由下滑，静止后测出斜面底端到小车停下位置路程，数据计入表格。四、让小车在长木板上从a位置由静止开始自由下滑，静止后测出斜面底端到小车停下位置路程，数据计入表格。五、让小车在长木板上从b位置由静止开始自由下滑，静止后测出斜面底端到小车停下位置路程，数据计入表格。六、实验表格（参考数据）实验步骤运动表面开始位置斜面底端到停止位置距离/cm1毛巾a2棉布a3木板a204木板b七、整理器材。【实验结论】力是改变物体的运动状态的原因，物体所受阻力（摩擦力）越大，小车越容易停下来。2.考查内容考查方向解答思路小车从斜面的同一高度滑下的目的当小车到达水平面时，使小车的速度相同小车在三个水平面上运动时，水平面越光滑，小车运动的距离越远由此推断，当小车不受摩擦力作用时小车将做匀速直线运动此实验正确地揭示了：力不是维持物体运动的原因而是改变物体运动状态的原因实验方法控制变量法表面越光滑小车受到的摩擦力越小这个实验能不能直接验证牛顿第一定律不能小车运动的长短与它受到的阻力有什么关系阻力越大，运动越短让小车从不同高度滑下还可以探究重力势能与高度、动能与速度关系3.真题呈现【典例一】（2019泸州）用如图所示的装置来探究“阻力对物体运动的影响”。第一次在水平木板上铺毛巾如图甲，第二次将毛巾换为棉布如图乙，第三次撤去棉布如图丙。观察小车在水平面上滑行的距离，回答下列问题：（1）实验中，每次均让小车从斜面上的同一位置由静止开始自由下滑，目的是使小车到达斜面底部的_。（2）实验中发现小车在木板表面滑行的距离最远，说明小车受到的阻力最_。（3）假设水平面绝对光滑，小车不受任何阻力，小车从斜面上滑下后会在水平面上做_直线运动（选填“匀速”“减速”或“加速”）。（4）用如图丙装置，若让同一小车从斜面的不同高度由静止开始自由下滑，则还可以探究小车_的关系（选填答案序号）。a重力势能与质量b重力势能与高度c动能与质量d动能与速度【答案】初速度相同；小；匀速；bd。【解析】（1）用同一小车从同一斜面的同一高度由静止滑下是为了使小车到达水平面时的初速度相同；（2）在该实验中，木板表面最光滑，阻力就最小，小车运动的距离最远，这说明小车受到的阻力越小，速度减小得越慢；（3）由上述实验可推理得出：如果水平面绝对光滑，小车不受任何阻力，则它会在水平面上做匀速直线运动。（4）同一小车从不同高度由静止滑下，通过小车运动的距离可知克服阻力做功的多少，从而可判断小车原来具有重力势能的大小，所以可以探究重力势能与高度的关系；由于小车从不同高度由静止滑下，到达水平面时的初速度不同，通过小车运动的距离可知小车达到水平面时的动能大小，所以还可探究动能与速度的关系。故选bd。故答案为：（1）初速度相同；（2）小；（3）匀速；（4）bd。【典例二】（2019菏泽）小明探究“物体运动与其所受阻力的关系”实验时。让小车从斜面顶端由静止自由下滑到底端，然后在三种水平表面上滑行，如图所示。小明发现小车在水平木板表面上滑行的距离量最长，这个现象说明：_；实验中让小车从同一高度滑下的目的是_。【答案】小车受到的阻力越小，速度减小得越慢；使小车每次在水平面上开始滑行时的速度相等。【解析】（1）在所给3种接触面中，水平木板表面最光滑，小车受到的阻力最小，小车运动的距离最远，这个现象说明：小车受到的阻力越小，速度减小得越慢；（2）每次均让小车从斜面顶端由静止滑下，是为了使小车每次在水平面上开始滑行时的速度相等。故答案为：小车受到的阻力越小，速度减小得越慢；使小车每次在水平面上开始滑行时的速度相等。【典例三】（2018济宁）用如图的实验装置，让静止的小车从斜面的同一高度滑下，观察并记录小车在三种不同木板水平面上运动的距离，探究阻力对物体运动的影响。(1)下图是对在水平面上运动小车进行的受力分析，其中正确的是_；(2)小易按照“毛巾一棉布一木板”的顺序进行实验，实验记录如下表。分析比较表中内容，可得出的初步结论是:小车受到的摩擦力越小，运动距离；深入分析发现，小车受到的阻力越小，速度减小的越慢，由此进-步推理得出的结论是: _。接触面小车受到摩擦力的大小小车在水平面上的运动距离s/cm毛巾大23.1棉布较大37.5木板小85.6(3)早在17世纪初期，意大利物理学家_(填写科学家名字)就通过实验和科学推理的方法研究过力和运动的关系。【答案】b；远；匀速直线运动；伽利略。【解析】小车水平面上做减速运动的物体，受非平衡力的作用，在竖直方向上受重力和支持力，水平方向只受水平向左的摩擦力，故b正确；小车在三个水平面上运动时，水平面越光滑，说明水平面粗糙程度越小，小车受到的摩擦阻力越小，小车运动的距离越远。由上述实验可推理得：如果运动的物体在没有受到力的作用时，将做匀速直线运动。意大利物理学家伽利略通过实验和科学推理的方法研究力和运动的关系。故答案为：b；远；匀速直线运动；伽利略。四、探究影响浮力大小因素实验1.实验内容【实验目的】探究影响浮力大小的因素。【实验器材】弹簧测力计、烧杯2个、水、圆柱体（a）、盐水。【实验原理】（1）浸在液体中的物体都会受到向上的浮力；（2）浮力大小遵循阿基米德原理。【实验步骤】一、实验装置如图。甲乙丙丁戊二、用弹簧测力计测量圆柱体受到的重力，如图甲所示，数据计入实验表格。三、用弹簧测力计挂着物体a慢慢部分（一半）浸入水中，如图乙所示，此时弹簧测力计读数计入表格。四、用弹簧测力计挂着物体a，使其全部浸入水中（a在水中上半部），如图丙所示，此时弹簧测力计读数计入表格。五、用弹簧测力计挂着物体a，使其全部浸入水中（a在水中下半部），如图丁所示，此时弹簧测力计读数计入表格。六、用弹簧测力计挂着物体a，使其全部浸入盐水中，如图戊所示，此时弹簧测力计读数计入表格。七、实验表格（参考数据，图中所示）实验步骤浸入液体内体积弹簧测力计读数/n1082v73v64v65v5.6八、整理器材。【实验结论】力是改变物体的运动状态的原因，物体所受阻力（摩擦力）越大，小车越容易停下来。2.考查内容考查方向解答思路浮力大小与浸入液体内部体积关系物体浸入液体内部体积不变，浮力不变（步骤3、4）；浸入液体的体积增大，浮力增大（步骤2、3）浮力大小与浸入液体内部深度关系物体全部浸入液体内部，浮力与深度无关（步骤3、4）浮力大小与液体密度的关系体积不变时，液体密度越大，浮力越大（步骤4、5）浮力大小和物体形状的关系浸入液体内体积不变，浮力不变，和物体形状无关浮力的计算f浮=g-f弹（g是重力，f弹是弹簧测力计读数）探究方法控制变量法物体所受浮力大小规律等于物体排开液体所收到的重力3.真题呈现【典例一】（2019贵港）如图13所示，是同学们在“探究同一物体所受的浮力大小与哪些因素有关”的实验过程图。图甲、乙、丙容器中装的液体是水，图丁容器中装的液体是酒精，f1、f2、f3、f4分别是图甲、乙、丙、丁中弹簧测力计的示数。请回答以下问题：（1）图甲中，弹簧测力计的示数f1=_n。（2）物体完全浸没在水中时所受的浮力为_n。（3）分析图中乙、丙两图实验数据可得：物体所受的浮力大小与_有关；分析图中_两图实验数据可得：物体所受的浮力大小与液体密度有关。（4）实验中釆用的探究方法在研究物理问题时经常用到，称为_法。【答案】（1）4.8；（2）2；（3）物体排开液体的体积；丙和丁；（4）控制变量。【解析】（1）由图甲知，弹簧测力计的分度值为0.2n，图中指针指在4至5之间的第4条刻度线处，所以示数为4.8n；（2）由图甲和图丙知，物体完全浸没在水中时所受的浮力为；（3）由乙、丙两图实验数据得，物体所受的浮力大小与物体排开液体的体积有关；为了得出物体所受浮力大小与液体密度有关，需确保物体排开液体的体积相同，而物体所在的液体的密度不同，所以应分析图丙和图丁两图的实验数据；（4）因为物体在液体中受到的浮力可能受到多个因素影响，所以在探究本实验时，需要采用控制变量法。【典例二】（2018淄博）小明利用弹簧测力计、烧杯、小桶、石块、细线等器材探究浮力大小与排开液体的重力的关系。（1）部分实验操作步骤如图所示，遗漏的主要步骤是，若将遗漏的步骤标注为d，最合理的实验步骤顺序是（用实验步骤对应的字母表示）。（2）小明进行实验并把数据记录在下表中。从表中数据可知石块受到的浮力是n，排开液体的重力是n。小明根据它们的大小关系归纳出了实验结论并准备结束实验，同组的小丽认为实验还没有结束，理由是，接下来的实验操作应该是。实验步骤abcd弹簧测力计示数/n1.61.80.50.3（3）实验结束后，小明还想进一步探究浮力大小是否与物体的密度有关，可取相同的铁块和铝块，使其浸没在同种液体中，比较浮力的大小。【答案】（1）测量空桶的重力；d、b、a、c；（2）0.2；0.2；通过一组数据得出的结论会具有片面性或偶然性；换用不同液体重新实验；（3）体积。【解析】（1）探究浮力大小与排开液体的重力的关系，需要测出物体排开水的重力，需要先测出空桶的重力，由图示实验可知，实验遗漏的步骤是：测量空桶的重力；实验时，先测出空桶的重力，然后测出物体的重力，再将物体浸在溢水杯中，读出弹簧测力计的示数，根据f浮=gf示得出物体受到的浮力，最后测出小桶和水的总重力，从而测出物体排开水的重力，因此合理的实验步骤是：d、b、a、c；（2）由实验步骤ab可知，物体浸在液体中时受到的浮力：f浮=fbfa=1.8n1.6n=0.2n；由实验步骤cd可知，物体排开液体的重力：g排=fcfd=0.5n0.3n=0.2n；由于只测了一组实验数据，这样得出的结论会具有片面性或偶然性，所以为了寻找普遍规律，做完一次实验后，需要换用不同液体重新实验；（3）想进一步探究浮力大小是否与物体的密度有关，需要选用体积相同、密度不同的物体，使其浸没在同种液体中（保证了液体密度相同、排开液体的体积相同），比较浮力的大小。故答案为：（1）测量空桶的重力；d、b、a、c；（2）0.2；0.2；通过一组数据得出的结论会具有片面性或偶然性；换用不同液体重新实验；（3）体积。【典例三】（2018青岛）探究浮力的大小如图，甲、乙、丙、丁是用同一金属块探究浮力大小跟哪些因素有关的实验。图丙中金属块受到的浮力比图乙中金属块受到的浮力（填“大”或“小”），说明浮力的大小与有关；图丁中金属块受到的浮力人小等于n；比较图可知，浮力的大小与液体的密度有关。如图，用木块、弹簧测力计、溢水杯和小桶进行实验：木块受到的浮力f浮=n。木块排开的水所受的重力g排水=n。比较数据可知：浮在水上的木块受到的浮力大小（填“大于”、“等于”或“小于”）它排开的水所受的重力。【答案】大；物体排开液体的体积；0.3；丙、丁；1.2；1.2；等于。【解析】由图知，丙中物体排开水的体积更大，弹簧测力计的示数更小，说明受到的浮力更大，且浮力大小与物体排开液体的体积有关；由甲图知，物体的重力g=3.6n，由图丁知，弹簧测力计的示数为3.3n，可知物体受到的浮力为：f浮=gf=3.6n3.3n=0.3n；图丙丁，物体都是完全浸没，排开液体的体积相同，液体的密度不同，测力计的示数不同，即所受浮力不同，可知浮力的大小与液体的密度有关；由图甲知，木块的重力g=1.2n，因为木块漂浮，所以f浮=g=1.2n；空桶的重力为0.4n，桶和水的总重为1.6n，可知排开水的重力为g排=g总g桶=1.6n0.4n=1.2n；由数据可知，浮在水上的木块受到的浮力大小等于它排开的水所受的重力。故答案为：大；物体排开液体的体积；0.3；丙、丁；1.2；1.2；等于。五、探究影响物体动能大小的因素1.实验内容【实验目的】探究影响动能大小的因素。【实验器材】木板，长方形木块，质量不同的小球。【实验原理】运动的小球碰到水平桌面上的木块，木块被推的越远，说明小球对木块做的功越多，小球动能越大。【实验步骤】一、实验装置如图。二、让小球a从斜面顶端自由滚下，小球碰到木块b后，将b推动一段路程，记录路程大小s1，并计入表格。三、让小球a从斜面中间位置自由滚下，小球碰到木块b后，将b推动一段路程，记录路程大小s2，并计入表格。四、换另一个质量不同的小球，重复上述两步实验，并记录路程s3、s4；数据并计入表格。五、实验表格实验步骤小球a实验步骤小球b次数路程s/cm次数路程s/cm斜面顶端s11斜面顶端s312233斜面中间s21斜面中间s412233六、整理器材。【实验结论】物体动能与质量有关，与速度有关。质量越大、速度越大的物体，动能越大。2.考查内容考查方向解答思路研究方法转换法（动能大小转换成木块移动距离）如果水平面绝对光滑能否达到实验目的不能，在光滑平面上，木块做匀速直线运动比较哪两步可以看出动能与速度有关步骤二、三比较哪两步可以看出动能与物体质量有关步骤二、四判断动能和质量有关必须控制小球到水平面时速度相同判断动能和速度有关必须使用相同小球起点位置越高小球达到斜面底端速度越大木块运动距离越大动能越大3.真题呈现【典例一】（2018攀枝花）小明在“探究物体的动能大小跟哪些因素有关”的实验中，选用质量不同两个钢球m和m（m的质量大于m），分别不从同的高度h和h（hh）静止开始放下，观察木块b被撞击后移动的距离。实验过程如图所示。（1）小明通过观察木块b移动的距离长短，来判断小球动能的大小，他利用的研究方法是（选填“控制变量法”或“转换法”）；若水平面绝对光滑，本实验将（选填“能”或“不能”）达到探究目的。（2）由甲、乙图可得实验结论：物体的动能大小与有关。（3）小明根据甲、丙两图得出结论：物体的动能大小与质量有关，她的看法是否正确？（选填“正确”或“错误”），理由是：。【答案】（1）转换法；不能；（2）速度；（3）错误；没有控制小球到达水平面时的速度相同。【解析】（1）实验中通过观察木块b移动的距离长短，来判断小球动能的大小，这里用到的物理学研究问题的方法是转换法；若水平面绝对光滑，则木块运动时不受摩擦力作用，撞击后将保持匀速直线运动，不能通过木块移动的距离长短来判断小球动能的大小，所以本实验将不能达到探究目的；（2）由甲、乙图可知，小球的质量相同，小球从同一斜面的不同高度由静止滑下，到达斜面底部时的速度不同，撞击木块后木块移动的距离不同，说明小球的动能不同，所以得出的实验结论为：物体的动能大小与速度有关；（3）要探究小球动能与质量的关系，需要控制小球到达水平面时的速度相同，即不同质量的小球从同一高度由静止滑下，而甲、丙两图没有让小球从同一高度滚下，没有控制小球的速度相同，所以小明的看法错误。故答案为：（1）转换法；不能；（2）速度；（3）错误；没有控制小球到达水平面时的速度相同。【典例二】（2018安徽）图为探究物体（钢球）动能大小跟哪些因素有关的实验装置。（1）实验原理：钢球从平滑斜面上由静止开始向下运动，到达斜面底端时的速度只与钢球起点位置的高度有关。起点位置越高，该速度越。钢球从平滑斜面上由静止开始向下运动，在水平木板上撞击木块，木块运动的距离越长，运动钢球所具有的动能越。（2）实验现象:同一钢球从斜面上不同高度处由停止向下运动。在水平木板上撞击木块，钢球开始向下运动的起点位置越。木块运动的距离越长。同一高度由静止向下运动，在水平木板上撞击木块，钢球的质量越，木块运动的距离越长。【答案】(1)大；(2)大；(3)高；(4)大。【解析】（1）钢球从平滑斜面上由静止开始向下运动，重力势能转化为动能，起点位置越高，重力势能越大，到达斜面底端时的动能越大，速度越大；实验中是通过钢球撞击木块移动的距离来观察钢球动能大小的，利用了转换法；被撞木块的运动距离越长，说明钢球对被撞物体所做的功就越多，钢球原来所具有的动能就越大；（2）质量一定的钢球开始向下运动的起点位置越高，到达水平面时的速度越大，因此动能越大，对木块做功越多，木块移动的距离越长；不同质量的钢球从同一高度由静止向下运动，到达水平面时的速度一定，质量越大，所具有的动能越大，对木块做功越多，木块移动的距离越长。故答案为：(1)大；(2)大；(3)高；(4)大。【典例三】（2019贵港）图10是探究“动能的大小跟哪些因素有关”的实验装置图。（1）若让同一钢球分别从斜面不同的高度由静止开始滚下，高度h越高，钢球运动到水平面时速度越_，木块b被撞得越_。（2）若让不同质量的钢球分别从斜面相同的高度h由静止开始滚下，比较木块b被撞击后运动距离s的远近。这是为了探究动能的大小与_的关系。【答案】（1）大；远；（2）质量。【解析】影响物体动能大小的因素有两个：一是物体的质量，二是物体的速度。本实验采用控制变量法来探究动能的大小跟质量与速度的关系。（1）若让同一钢球分别从斜面不同的高度由静止开始滚下，则是保持质量不变，通过调整不同高度来改变物体的速度，而且高度越高，钢球运动到水平面时的速度越大，木块b被撞得越远。（2）若让不同质量的钢球分别从斜面相同的高度h由静止开始滚下，则是控制速度不变，通过改变质量来研究动能大小的情况，而动能大小的情况可以用木块b被撞击后运动距离的远近来反映，所以本操作是为了探究动能的大小与质量的关系。六、杠杆平衡条件实验1.实验内容【实验目的】杠杆平衡条件实验验证。【实验器材】铁架台、带刻度的杠杆、钩码。【实验原理】动力动力臂=阻力阻力臂。【实验步骤】一、组装、调节杠杆，使横梁平衡（调节杠杆两端的平衡螺母）。二、用细线在左右两端悬挂数量不同的钩码，左为动力，右为阻力。固定动力臂和动力不变，选取适当的阻力（钩码个数），移动阻力位置，直至杠杆平衡。分别记录动力、动力臂和阻力、阻力臂，并计入表格。三、重复上述步骤两次（要求每次必须改变动力和动力臂），并计入表格。四、分别计算每次试验的动力动力臂和阻力阻力臂，填入表格。五、实验表格次数动力动力臂动力动力臂阻力阻力臂阻力阻力臂123六、整理器材。【实验结论】动力动力臂=阻力阻力臂。2.考查内容考查方向解答思路试验前杠杆不平衡应如何调节调节两端平衡螺母横梁不在水平位置，左端翘起平衡螺母左移杠杆的支点在中间位置目的为了消除杠杆自重影响两侧挂上钩码后判断是否平衡根据平衡条件判断力或力臂的计算根据杠杆平衡条件进行计算3.真题呈现【典例一】（2018枣庄）如图所示是小李和小王利用刻度均匀的轻质杠杆探究“杠杆平衡条件”的实验装置。（1）实验前没挂钩码时，杠杆静止的位置如图甲所示，此时应将螺母向调节，使杠杆在水平位置平衡。（2）杠杆平衡后，小李在左右两侧分别挂上钩码，如图乙所示，杠杆的端会下沉，要使杠杆重新在水平位置平衡，在不改变钩码悬挂点的位置和改变较少钩码的前提下，只需将即可。（3）小李和小王又分别设计了两种实验方案，小李的方案如图丙所示，小王的方案如图丁所示。你认为的实验方案更好，请说明你的理由。（4）实验中小王发现：如果在杠杆的o点用弹簧测力计施加一个向上的力，这个力在探究实验时是否影响到杠杆的平衡？请说明理由。【答案】（1）右；（2）左；将左侧的钩码去掉一个；（3）小李；弹簧测力计在图丙的力与力臂垂直，力臂在杠杆上便于测量；（4）这个作用在杠杆o点的力的力臂等于零，不影响杠杆的平衡。【解析】（1）调节杠杆在水平位置平衡，杠杆右端偏高，左端的平衡螺母应向上翘的右端移动，使杠杆在水平位置平衡，力臂在杠杆上，便于测量力臂大小，同时消除杠杆自重对杠杆平衡的影响；（2）设杠杆每个格的长度为l，每个钩码的重力为g，根据杠杆的平衡条件：f左l左=f右l右，即4g2l2g3l，左端大，故左端下沉；要使杠杆重新在水平位置平衡，如果不改变钩码总个数和悬挂点位置，只需要将左侧的钩码去掉一个即可平衡；（3）由图可知，弹簧测力计在图丙的力与力臂垂直，力臂在杠杆上便于测量，图丁的力不与杠杆垂直，力臂不方便测量，图丙好；（4）杠杆在o点还受到一个向上的力，这个力与杠杆自身重力都过杠杆的支点，力臂为零，这两个力在探究杠杆平衡时不会影响到杠杆的平衡。故答案为：（1）右；（2）左；将左侧的钩码去掉一个；（3）小李；弹簧测力计在图丙的力与力臂垂直，力臂在杠杆上便于测量；（4）这个作用在杠杆o点的力的力臂等于零，不影响杠杆的平衡。【典例二】（2018滨州）小明在“研究杠杆平衡条件”的实验中所用的实验器材有，刻度均匀的杠杆，支架，弹簧测力计，刻度尺，细线和质量相同的0.5n重的钩码若干个。（1）如图a所示，实验前，杠杆左侧下沉，则应将左端的平衡螺母向（选填“左”或”右”）调节，直到杠杆在位置平衡，目的是便于测量，支点在杠杆的中点是为了消除杠杆对平衡的影响。（2）小明同学所在实验小组完成某次操作后，实验图像如图b所示，他们记录的数据为动力f1=1.5n，动力臂l1=0.1m，阻力f2=1n，则阻力臂l2=m。（3）甲同学测出了一组数据后就得出了”动力动力臂=阻力阻力臂”的结论，乙同学认为他的做法不合理，理由是。（4）丙同学通过对数据分析后得出的结论是：动力支点到动力作用点的距离=阻力支点到阻力作用点的距离，与小组同学交流后，乙同学为了证明丙同学的结论是错误的，他做了如图c的实验，此实验（选填“能”或”不能”）说明该结论是错误的，图c实验中，已知杠杆上每个小格长度为5cm，每个钩码重0.5n，当弹簧测力计在a点斜向上拉（与水平方向成30角）杠杆，使杠杆在水平位置平衡时，动力动力臂（选填“等于”或“不等于”）阻力阻力臂”。【答案】（1）右；水平；力臂；自重；（2）0.15；（3）一组实验数据太少，具有偶然性，不便找出普遍规律；（4）能；等于。【解析】（1）调节杠杆在水平位置平衡，杠杆右端偏高，左端的平衡螺母应向上翘的右端移动，使杠杆在水平位置平衡，力臂在杠杆上，便于测量力臂大小，同时消除杠杆自重对杠杆平衡的影响；（2）杠杆平衡条件为：f1l1=f2l2。由杠杆平衡条件得：1.5n0.1m=1nl2，得：l2=0.15m；（3）只有一次实验得出杠杆平衡的条件是：动力动力臂=阻力阻力臂。这种结论很具有偶然性，不合理。要进行多次实验，总结杠杆平衡条件。（4）丙同学通过对数据分析后得出的结论是：动力支点到动力作用点的距离=阻力支点到阻力作用点的距离，与小组同学交流后，乙同学为了证明丙同学的结论是错误的，他做了如图c的实验，此实验能得到“动力支点到动力作用点的距离=阻力支点到阻力作用点的距离”，这个结论是不正确的；当动力臂不等于支点到动力作用点的距离时，看实验结论是否成立，所以利用图c进行验证；杠杆平衡条件为：f1l1=f2l2。由杠杆平衡条件得：40.5n35cm=3n45cm，左右相等，杠杆在水平位置平衡时，动力动力臂等于阻力阻力臂”。答案：（1）右；水平；力臂；自重；（2）0.15；（3）一组实验数据太少，具有偶然性，不便找出普遍规律；（4）能；等